Wolfram König

Zeitliche und genetische Einordnung von tertiären Sedimentvorkommen im Mittelharz und im Harzvorland: Ein Beitrag zur Reliefentwicklung und zur Karstmorphogenese im Harz

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt der Naturwissenschaftlichen Fakultät III der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 11.12.2008

Abstract
In dieser Arbeit wurde die Karstmorphogenese der devonischen Kalke des Elbingeröder Komplexes im Mittelharz im Tertiär untersucht. Aussagen zur Paläogeographie und zur Reliefentwicklung des Harzes im Känozoikum lassen sich aus der Untersuchung des Karstformenschatzes und anhand neuer Ergebnisse über die tertiären Sedimentvorkommen im Mittelharz ableiten. Die zeitliche und genetische Einstufung der isolierten Paläokarstarchive im Mittelharz, deren Erhalt durch die geschützte Lage in Karsthohlformen für den Harz einzigartig ist, wurde durch einen analytischen Vergleich mit den Tertiärsedimenten am nördlichen Harzrand vorgenommen.
Eine biostratigraphische und sedimentologische Neubearbeitung der Tertiäraufschlüsse zwischen Wienrode und Thale (190-220 m über NN) führte erstmalig zum Nachweis einer küstennahen marinen Fazies des Rupeliums und einer randmarinen Fazies des Chattiums im Übergang zur terrestrischen Sedimentation am nördlichen Harzrand. Zwei Sedimentvorkommen am Hartenberg (510 m über NN) und nördlich von Hüttenrode (475 m über NN) im Mittelharz stellen vergleichbare Ablagerungen einer randmarinen Fazies im Oligozän dar.
Die Lage der beiden Vorkommen im Mittelharz auf der Wasserscheide zwischen Bodesystem und den Fließgewässern der nördlichen Randstufe des Harzes führt zu der Schlussfolgerung, dass die Haupthochfläche des östlichen Harzes noch im Oligozän in einem vergleichbaren Höhenniveau mit dem nördlichen Harzvorland gelegen hat. Eine weitgehend flache Landschaft war sowohl im Subherzynen Becken als auch im Mittelharz vorhanden, die infolge schwankender Meeresspiegel im Oligozän von typischen Ablagerungs- und Erosionsprozessen einer Küstentiefebene geprägt war.
Die geomorphologische Situation eines vergleichbaren Höhenniveaus zwischen der Haupthochfläche des östlichen Harzes und dem nördlichen Harzvorland war über einen langen Zeitraum seit der Heraushebung des Harzes in der Oberkreide stabil und bedingte eine geringe Verkarstung der Kalkgebiete des Elbingeröder Komplexes bis ins Oberoligozän. Der existierende seichte Karst im Mittelharz mit einem typischen Dolinenrelief wird der oberflächennahen Verkarstung der Kalkgebiete bei Elbingerode nach der Meeresregression im Oberoligozän zugeordnet. Erst mit der stärkeren Heraushebung des Harzes im Pliozän und im Pleistozän konnte mit der Eintiefung der Bode als Hauptvorfluter eine tiefere Verkarstung der Kalke im Mittelharz stattfinden.

The thesis focuses on the karst morphogenesis in the Devonian limestones of the Elbingerode Complex in the central Harz Mountains in Tertiary times. Investigations about the karst relief and new results concerning Tertiary sediments in the central Harz Mountains lead to further conclusions on palaeogeography and relief development in the Harz
Mountains in Cenozoic times. Based on analytical methods the age and genesis of the isolated deposits in the central Harz Mountains, which are preserved in individual palaeokarst pits and dolines, were determined by comparison with Tertiary sediments in the northern foreland.
For the first time biostratigraphical and sedimentological analyses on the Tertiary deposits between Wienrode and Thale (190-220 m a.s.l.) provide evidence for coastal marine sedimentation in Rupelium times and marginal marine sedimentation with influence of terrestrial sedimentation in Chattium times in the northern foreland of the Harz Mountains. Two sedimentary deposits near Hartenberg (510 m a.s.l.) and north of Hüttenrode (475 m a.s.l.) in the central Harz Mountains are comparable deposits of the marginal marine sedimentation in Oligocene times.
The position of those two deposits in the central Harz Mountains, near the divide between the catchments directly draining the northern margin of the Harz Mountains and the tributaries to the Bode river, lead to the conclusion that the most prominent high level planation surfaces in the eastern part of the Harz Mountains were in a lower position together with the northern foreland as late as the Oligocene. A flat area was developed both in the Subhercynian Basin and the eastern Harz Mountains where sedimentation and erosion processes, close to a former coastline, occurred due to alternating sea level in Oligocene times.
The geomorphological situation at a comparable altitude between the prominent high level planation surfaces in the eastern part of the Harz Mountains and the northern foreland was stable for a long period after the uplift of the Harz Mountains in Upper Cretaceous times. A minor karstification of the limestones of the Elbingerode Complex occurred as late as the Upper Oligocene. The existing shallow karst in the central Harz Mountains belongs to the subaerial karstification of the limestones near the surface after the marine regression in the Upper Oligocene. With the more intensive uplift of the Harz Mountains in Pliocene and Pleistocene times a deeper karstification of the Elbingerode limestones took place due to an incising valley of the river Bode.

Keywords:
Paläogeographie, Reliefentwicklung, Karstmorphogenese, Paläokarstarchive, tertiäre Sedimentvorkommen, oligozäne Transgression, Hochflächen, Harz, Subherzynes Becken, Elbingeröder Komplex

palaeogeography, relief development, karst morphogenesis, palaeokarst archives, Tertiary sediment deposits, Oligocene transgression, high level planation surfaces, Harz Mountains, Subhercynian Basin, Elbingerode Complex

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Vorwort, Inhaltsverzeichnis, Abbildungsverzeichnis, Tabellenverzeichnis (1, I-X)
Einleitung (1)
1. Entwicklung des Harzes seit der Oberkreide (2-11)
2. Untersuchungsziele und Fragestellungen dieser Arbeit (12-14)
3. Untersuchungsgebiet (15-21)
4. Methoden (22-46)
5. Ergebnisse und Diskussion (47-135)
6. Zusammenfassung (136-137)
7. Ausblick (138)
8. Literaturverzeichnis (139-151)
Anlagen